Oamenii de știință au descoperit că creierul nu începe gol, ci plin
Creierul tău nu începe gol - începe supraîncărcat, apoi se perfecționează tăind excesul.
Centrul memoriei creierului poate începe viața mai degrabă ca o rețea aglomerată decât ca o pânză goală. Cercetătorii au descoperit că rețelele neuronale timpurii din hipocamp sunt dense și aparent aleatorii, apoi devin mai organizate prin pierderea conexiunilor în timp. Acest proces de tăiere creează un sistem mai rapid și mai eficient pentru a lega experiențe și a forma amintiri. Contrazice ideea că creierul începe de la zero.
Hipocampul joacă un rol central în modul în care formăm amintiri și navigăm în spațiu. Ajută la transformarea experiențelor pe termen scurt în amintiri pe termen lung, permițându-ne să stocăm și să construim pe ceea ce învățăm. Oamenii de știință conduși de Magdalena Walz, profesor pentru științe ale vieții Peter Jonas de la Institutul de Știință și Tehnologie Austria (ISTA), studiază îndeaproape această regiune a creierului. Noua lor cercetare, publicată în *Nature Communications*, explorează modul în care se dezvoltă una dintre principalele rețele neuronale ale hipocampului după naștere.
Imaginează-ți o foaie de hârtie complet goală. Începi să scrii pe ea, umplând-o treptat cu informații. Această idee reflectă conceptul de tabula rasa, sau „foaie albă”. Acum imaginează-ți o pagină care are deja urme pe ea. Orice informație nouă trebuie să se potrivească în jurul sau să înlocuiască ceea ce este deja acolo. Aceasta reprezintă tabula plena, sau „foaia plină”. Această dezbatere de lungă durată întreabă dacă începem viața cu totul prearanjat sau dacă experiențele noastre ne modelează cine devenim. În biologie, această întrebare apare ca echilibrul dintre instrucțiunile genetice și influențele de mediu care modelează dezvoltarea.
Echipa de cercetare de la ISTA a aplicat această idee hipocampului, care este responsabil pentru memorie și conștientizarea spațială. Au vrut să înțeleagă cum se schimbă rețeaua sa internă după naștere și dacă se comportă mai mult ca o foaie albă sau una plină.
Oamenii de știință s-au concentrat pe un circuit hipocampic cheie format din neuroni piramidali CA3. Aceste celule sunt esențiale pentru stocarea și recuperarea amintirilor. Se bazează pe plasticitate, capacitatea creierului de a se adapta prin consolidarea sau slăbirea conexiunilor sau prin modificarea structurii. Absolventul ISTA, Victor Vargas-Barroso, a studiat creierele de șoarece în trei etape de dezvoltare: devreme după naștere (ziua 7-8), adolescență (ziua 18-25) și maturitate (ziua 45-50). Pentru a examina modul în care funcționează aceste rețele, a folosit tehnica patch-clamp, care măsoară semnale electrice minuscule în interiorul anumitor părți ale neuronilor, inclusiv terminalele presinaptice și dendritele. Echipa a folosit, de asemenea, metode avansate de imagistică și pe bază de laser pentru a observa activitatea din interiorul celulelor și pentru a activa conexiuni neuronale individuale cu precizie.
Descoperirile au dezvăluit un model surprinzător. La începutul dezvoltării, rețeaua CA3 este extrem de densă, cu conexiuni care par în mare măsură aleatorii. Pe măsură ce creierul se maturizează, această rețea devine mai puțin aglomerată, dar mai organizată și mai eficientă.
„Această descoperire a fost destul de surprinzătoare”, spune Jonas. „În mod intuitiv, ne-am putea aștepta ca o rețea să crească și să devină mai densă în timp. Aici, vedem opusul. Urmează ceea ce numim un model de tăiere: începe plină, apoi devine simplificată și optimizată.”
Cercetătorii încă explorează de ce apare acest model. Jonas sugerează că începerea cu o rețea extrem de conectată poate permite neuronilor să se conecteze rapid, ceea ce este deosebit de important în hipocamp. Această regiune trebuie să combine diferite tipuri de informații, inclusiv imagini, sunete și mirosuri, în amintiri coerente.
„Aceasta este o sarcină complexă pentru neuroni”, explică Jonas. „O conectivitate inițial exuberantă, urmată de o tăiere selectivă, ar putea fi exact ceea ce permite această integrare.”
Dacă creierul ar începe ca o adevărată tabula rasa, fără conexiuni încorporate, neuronii ar trebui mai întâi să localizeze și să se conecteze unul cu altul. Acest proces ar putea încetini comunicarea și ar reduce eficiența, făcând mai dificilă formarea eficientă a amintirilor.
În general, descoperirile sugerează că creierul începe nu ca o tablă goală, ci ca o rețea bogat conectată, care devine mai precisă în timp prin eliminarea legăturilor inutile.